Газотрубныке котлы

Поверхностями нагрева котлов являются жаровые трубы и пучки дымогарных труб, внутри которых движутся продукты сгорания (газы). Трубы располагаются внутри цилиндрического корпуса и снаружи охлаждаются водой. Преимущественно применяются котлы с горизонтальным расположением корпуса. Водогрейные котлы нагревают воду от 60 до 95 или 115 ⁰ С. Паровые котлы вырабатываю насыщенный пар давлением до 1,6 МПа.

На рис. 39 представлен отечественный горизонтально-цилиндрический водогрейный котел Д-563, конструктивная схема которого характерна для современных отечественных и зарубежных котлов. Внутри корпуса котла 1 расположены передняя и задняя трубные доски, к которым приварены жаровая труба 2 и дымогарные трубы 5.

.

Рис. 39. Горизонтально-цилиндрический паровой газотрубный котел Д-563:

1 – корпус, 2 – жаровая труба; 3 – форсунка; 4 – передняя крышка; 5 – передняя дымовая камера; 6 – дымогарные трубы; 7 – тепловая изоляция; 8 – задняя дымовая камера; 9 – дымовой патрубок; 10 – задняя крышка.

Топкой является жаровая труба. Продукты сгорания, выйдя из жаровой трубы, поворачивают вверх, входят в нижнюю часть пучка дымогарных труб и движутся к фронту котла. В передней дымовой камере 5 газы поворачивают на 180⁰ и входят в верхнюю часть пучка дымогарных труб. После пучка газы покидают котел через дымовой патрубок 9. Котлы с рассмотренной схемой движения газов называются котлами оборотного типа.

При номинальном давлении пара 1,0 МПа его температура не превышает 180 ⁰С. Поэтому корпус котла снаружи покрыт мастичной теплоизоляцией.

При работе на легком жидком топливе котел вырабатывает 0,75 т/ч пара и имеет к.п.д. 0,75.

Котел монтируется на лонжеронах автомобильного одноосного прицепа и комплектуется топливным и питательными насосами, дутьевым вентилятором, приводимыми в действие вспомогательным двигателем, а также топливным баком и металлической трубой.

Стационарные водогрейные газотрубные котлы мощностью до 3,15 МВт выпускают в настоящее время предприятия Таганрога, Подольска, Петербурга, Московской области и др.

На рис. 40 дана схема водогрейного газотрубного котла ВК-22 Таганрогского завода. Жаровая труба котла не является проточной, т. к. закрыта приваренным к ней плоским днищем. Снаружи днище охлаждается водой. При такой конструкции жаровой трубы образующиеся газы могут двигаться только ко входу в трубу, навстречу потокам воздуха и топлива

Рис. 40 Схема газотрубного водогрейного котла ВК-22

Вокруг жаровой трубы внутри корпуса котла расположены два ряда дымогарных труб, через которые газы проходят в направлении от фронта котла к его задней части. Жаровая труба и дымогарные трубы установлены в передней и задней трубных досках и приварены к ним. Из дымогарных труб газы выходят в сборный газоход, расположенный за задней трубной доской, к которой присоединены дымогарные трубы. Короб имеет патрубки для отвода газов из котла и подсоединения второго взрывной предохранительного клапана.

На передней стенке корпуса котла на поворотных петлях установлена крышка, охлаждаемая водой. Крышка своим внутренним объемом образует поворотную газовую камеру, что необходимо для ввода газов в дымогарные трубы. На крышке устанавливаются горелочное устройство и взрывной предохранительный клапан.

Вода поступает в котел сверху через патрубок, установленный в задней части корпуса. Выход горячей воды из котла производится через верхний патрубок, который установлен в передней части корпуса.

Котел установлен на раме-салазках и помещен в декоративный корпус.

Характеристики котла:

- топливо – жидкое легкое;

- номинальная теплопроизводительность – 1,0 МВт;

- температура воды на входе – 60 ⁰С;

- температура воды на выходе – 115 ⁰С;

- рабочее давление воды – 0,6 МПа;

- расход воды – 22 м³;

-температура газов за котлом – 160 ⁰С;

- радиационная поверхность нагрева – 5,39 м²;

-конвективная поверхность нагрева – 15,82 м²;

-габариты котла - 2640 x 1300 x 1670 мм;

- масса котла – 2200 кг;

- срок службы 10 лет.

Водогрейные котлы Подольского котлостроительного завода (также оборотного типа) имеют тепловую мощность от 0,125 до 3 МВт. Котлы рассчитаны на сжигание не только легкого жидкого топлива, но и газа, как природного, так и сжиженного. Котлы могут работать как под наддувом, так и с естественной тягой. Температура нагретой воды – 95 ⁰С.

Конструктивная схема котла практически повторяет схему таганрогского котла. Принципиальные отличия имеются в конструкции дымогарных труб, т.к. внутри них установлены завихрители. Кроме того передняя дверца не охлаждается водой. От теплового воздействия ее защищает теплоизоляционная плита из керамической фибры. Для лучшего уплотнения дверца подтягивается к корпусу четырьмя шпильками, хотя дверца имеет петли и может открываться в левую или правую стороны. Теплоизоляция котла выполнена из минеральной ваты и закрыта съемной декоративной облицовкой из тонкого стального листа.

В последние годы в нашей стране стали широко применяться отопительно–производственные газотрубные котлы оборотного типа таких иностранных фирм, как «Стандарт-Кессель», «Виссман» (Германия), «Новитор» (Финляндия), «Ховал» (Австрия) и др. Котлы преимущественно сжигают газообразное и жидкое топливо и имеют тепловую мощность до 20 МВт.

На рис. 41 приведен паровой газотрубный котел модели «СВ» фирмы «Кливер-Брукс» (США). Данные котлы предназначены для нагревания воды до 150 ⁰С при теплопроизводительности до 7 Гкал/ч или для выработки пара в количестве до 12 т/ч. Мощностной ряд котлов представлен 16 котлами.

Водяной объем котла ограничен стенками цилиндрического корпуса и двумя трубными решетками. Доступ к трубным решеткам осуществляется через поворотные переднюю и заднюю дверцы- кожухи. Дверцы уплотнены огнеупорными прокладками и изнутри изолированы огнеупорным материалом.

Пучок дымогарных труб разбит на три газохода: нижний (в нем 18 труб), средний (14 труб) и верхний (12 труб). Продукты сгорания последовательно проходят вначале жаровую трубу (она сквозная), а затем все газоходы, начиная с нижнего, совершая при этом три поворота на 180 ⁰. При движении газов по трубам они охлаждаются и объем их уменьшается. Чтобы скорость газов, а следовательно, и интенсивность теплообмена по этой причине не снижалась, сечение газоходов уменьшается установкой разного количества труб. Газы выходят из котла через верхний патрубок, установленный над передней поворотной камерой.

Рис.41 Газотрубный котел фирмы «Кливер-Брукс» модели «СВ»

Об устройстве дверец-кожухов можно судить по рис. 42. Внутри передней дверцы установлены: дымовая поворотная камера, прямой воздухозаборник и бескорпусный вентилятор.

Рис. 42. Задняя дверца, задняя трубная решетка и передняя дверца-кожух котла.

Снаружи передней дверцы расположены: электродвигатель вентилятора, узел регулирования расхода жидкого топлива, горелочное устройство для сжигания жидкого или газообразного топлива, система контроля и безопасности, компъютерный блок (управляет режимом работы котла, указывает рабочие параметры, проводит диагностический контроль, хранит статистические данные) и др.

Для всего мощностного ряда котлы имеют следующие обобщенные характеристики:

- расход жидкого топлива от 50 до 790 кг/ч;

- расход природного газа от 60 до 950 м ³ /ч;

- мощность дутьевого вентилятора от 1,5 до 37,3 кВт/ч;

- мощность топливного насоса от 0,2 до 0,7 кВт;

- мощность подогревателя мазута от 5 до 7,5 кВт;;

- общая электрическая мощность, включая компрессор от 8 до 51 кВт;

- уровень шума на фронте котла от 79 до 88 дцб.

- КПД не ниже 90,6 %.

Котлы типа «Турбомат» немецкой фирмы Виссман предназначены для получения горячей воды с температурами 120,160 или 180 ⁰С. Тепловая мощность котлов находится в диапазоне от 375 до 9300 кВт.

.

Рис. 43. Водогрейный газотрубный котел «Турбомат»

Котел состоит из горизонтально-цилидрического корпуса, внутри которого установлены жаровая труба и дымогарные трубы. Жаровая труба имеет заднюю глухую стенку. Поэтому газы движутся внутри жаровой трубы навстречу факелу, из нее выходят в переднюю дымовую камеру и далее поступают в дымогарные трубы.

Для интенсификации конвективного теплообмена внутри дымогарных труб установлены завихрители из нержавеющей стали. Снаружи каждая дымогарная труба имеют защитное антикоррозионное покрытие, выполненное из двух спрессованных труб из нержавеющей стали (рис.44). Покрытие повышает температуру стенки дымогарной трубы выше «точки росы» водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Поэтому дымогарные трубы работают без конденсата на их внутренних стенках (без коррозии) даже случаях, когда обратная сетевая вода поступает в котел с температурой 40-50 ⁰С.

Рис. 44. Двухслойное покрытие дымогарных труб.

Температура воды внутри котла даже при давлении пара 1,6 МПа не превышает 200 ⁰С. Поэтому для снижения теплопотерь и защиты персонала от ожогов котел покрыт слоем тепловой изоляции из минерального стекловолокна толщиной 125 мм. Поверх теплоизоляции располагается декоративная облицовка.

Габариты котлов зависят от их мощности. Например, при мощности 1800 кВт длина котла составляет 3,5 м, ширина 1,9 м, высота 2,2 м. При увеличении мощности в 3 раза длина котла возрастает на 50 %, ширина на 30 %, а высота на 25 %. Масса котлов находится в диапазоне от 4 до 18 т.

В котлах используются газовые, жидкотопливные и комбинированные блочные горелки фирмы Вейсхаупт.